執科學之筆 繪氣候藍圖

「本文來源：人民週刊」

導讀：在2000年時，張紹晴便意識到，大氣與海洋——這兩個原本分屬於氣體和液體的流體動力學研究物件，卻同是影響氣候形成的關鍵因子。正是這個認知，讓他毫不猶豫的走上了氣候學的耦合同化領域，併為之拼搏奮鬥，兢兢業業。

每個人都有自己的標籤，張紹晴亦不例外，翻看他的履歷，他的每一步成長，都與探索二字息息相關。從天氣到氣候，從興趣到追求，從探索者到領軍人，張紹晴用30餘年的時間，詮釋了他對氣象學的執著。

執科學之筆，繪氣候藍圖。這一直是張紹晴不變的追求。

初露崢嶸——從好奇到探索

看風雲變幻，是少年張紹晴的興趣。“為什麼”一詞，也曾困擾他多年。1981年，張紹晴考上了南京大學，並毫不猶豫地選擇了天氣學，從那時起，他便開始用知識書寫答案。

數值天氣預報自20世紀50年代起源至今，是被世界各國普遍採用的一種天氣預報手段。它既是天氣領域的重要科技，也是瞭解未來天氣的鑰匙。所以，對數值天氣預報的研究，勢在必行。

張紹晴自然不會錯過這樣的時興科技，研究生畢業後，他在國家氣象中心的數值天氣預報室，從事數值天氣預報的研發工作，並作為骨幹參與了我國“中期數值天氣預報系統”的建設。該系統建設完成後將我國天氣預報時效從短期2～3天延伸到7～10天。在系統完成後，憑藉出色的工作成果，張紹晴獲得了傑出研究成果獎、科技進步獎等多個獎項。

這些足以讓許多人驕傲的成績，卻並沒有讓張紹晴停止探索的腳步，深信學海無涯的他，選擇走出去。

異國之旅——從天氣到氣候

美國，是張紹晴繼續深造的起點。在那裡，他拼搏奮鬥了20餘年：從接觸新的數值模式資料同化製作方法——共軛變分，到提出“用共軛變分方法改進數值天氣預報模型的初始化”設想，他的異國探索之路，就這樣開始了。

張紹晴在資料同化方面表現極其出色，也正因為如此，引起了普林斯頓大學和美國地球物理流體動力實驗室（GFDL）的注意，並被邀請加入“大氣—海洋耦合預報”研究計劃中。在研究中，張紹晴提出給氣候可預報性領域帶來新突破的設想：即將大氣與海洋的觀測資料放在同一模型內進行同化，並用8年的時間，開創出一套創新的耦合資料同化理論和演算法。與此同時，張紹晴還發明瞭一種新的引數估計技術。由其研發的大氣—海洋耦合資料同化系統不僅提高了對季節到年際尺度的氣候預報技巧，還有潛力能連慣性地製作年代際氣候預報。

2008年，張紹晴正式加入GFDL，擔負起全球氣候耦合資料同化系統的研究工作。在研究過程中，他解決了颱風帶來的困擾，使全球氣候耦合資料同化系統預報精度再一次得到提升。

2013年10月，國際政府間氣候協作專門委員會-第五次評估報告（IPCC-AR5）如期釋出。在對全球所有氣候預報科技手段進行評估中，張紹晴研發的“全球氣候耦合資料同化系統”脫穎而出，成為“全球唯一能一致性製作季節到年代際氣候預報的系統”。

2014年，張紹晴接到祖國的邀請，那時的他，便動了為祖國的氣候領域貢獻更多力量的想法。2016年年底，以“科技部國家重點專項”為契機，張紹晴以中國海洋大學和青島海洋科學與技術試點國家實驗室雙職教授的身份歸國。

載譽歸國——從深耕到融合

歸國後的張紹晴立刻投身研發工作中，他結合自身的科研優勢，將地球科學領域的發展與國內超算平臺的創新突破於一體，迅速打造了一支融合計算機、氣象、數學等多學科跨領域的交叉融合發展團隊。團隊以張紹晴為中心，主攻耦合地球系統模式和耦合資料同化，地球系統可預報性研究。

“兩洋一海”（西太平洋、印度洋及南海）區域是“21世紀海上絲綢之路”建設的重要空間載體，同時也是國防安全的核心戰略海區。對此，由張紹晴主持的國家重點研發專項——“兩洋一海”區域超高解析度多圈層耦合延伸期預測系統，聚焦該區域耦合預報系統建設，以提高該區域海洋環境的預報精度和延長預報時效，這對國家的國防及經濟建設均具有重要意義。目前該專案已建成“兩洋一海”區域超高解析度（水平解析度優於4km）多圈層（大氣-陸面-海洋）耦合延伸期（預測時效35天）的數值預測系統，系統預測精度在“兩洋一海”中低緯區域已經接近國際先進水平。在中高緯度的預測精度持續提高。其中，對於颱風的精細預報發現，經對2018至2020年連續三年的準業務化執行，系統在提前預報臺風生成方面有非常良好的效果，達到國際先進耦合預測系統水平。預期專案透過驗收後將向社會公眾服務，提供預報時間長度不低於35天的颱風、降雨、溫度、風場、流場等環境資訊。

在全球高解析度地球系統模式研發方面，由張紹晴團隊依託中國海洋大學牽頭，聯合多家單位學者共同努力，完成了高解析度（10公里海洋+25公里大氣）通用地球系統模式在“神威太湖之光”機器上的演算法改造和最佳化，以及近千年的穩定積分和結果科學驗證。這標誌著新型的國產眾核超算已完全具備與傳統“多核同構”相同的大規模科學計算能力。為進一步改進全球地球系統模式，張紹晴團隊提出了基於多個海浪模式同化系統的模式偏差訂正方案，並用全球耦合模式系統性地研究了模式偏差對大西洋經向翻轉流（AMOC）的影響，凸顯了平衡協調的海洋層結對於AMOC重建的關鍵作用，這對於氣候預測尤其是年代際預測的初始化具有重要的指導意義。

張紹晴，一位在氣候領域拼搏奮鬥的科研人。歸國以來，他全身心投入到了中國海洋及天氣氣候領域的建設，並取得了斐然的成績。未來的他，將繼續創新前行，為中國的海洋及天氣氣候發展，添磚加瓦，貢獻自己的力量。